Planetenentstehung

Meistens sind in Sternnähe nur jupiterähnliche Planeten zu finden, was das Entstehen von Gesteinsplaneten in der habitablen Zone ausschliesst
Wer behauptet das? Eigentlich geht man davon aus, dass, wenn solche jupiterähnliche Planeten da sind, zwischen diesen Gasplaneten und der Sonne Platz ist für erdähnliche Planeten.

Nachtrag: Nach etwas Stöbern habe ich die Quelle gefunden. Es handelt sich jedoch um Simulationensrechnungen. Die Realität muss natürlich zeigen inwieweit das richtig ist.

Sean N. Raymond - The Search for other Earths: limits on the giant planet orbits that allow habitable terrestrial planets to form

Cosmo

Hallo Cosmo,
der warme Staub entsteht aber hauptsächlich bei Kollisionen von Gesteinsplaneten/Asteroiden/Planetesimale. Wenn zwei Gasplaneten zusammenstoßen, wird doch nicht viel Staub aufgewirbelt, oder?

Mary

der warme Staub entsteht aber hauptsächlich bei Kollisionen von Gesteinsplaneten/Asteroiden/Planetesimale. Wenn zwei Gasplaneten zusammenstoßen, wird doch nicht viel Staub aufgewirbelt, oder?

Hallo Mary,

da stimme ich dir zu.
Aus den Planetesimalen entstehen Gesteinsplaneten, aber warum ist dann Schluss bzw. muss an dem Punkt Schluss sein? Was passiert denn wenn weiterhin die Gesteinsplaneten mit Asteroiden und Planetesimalen kollidieren (weil noch ausreichend Material da ist) und die Masse weiter ansteigt? Enstehen nicht zwangsläufig so grosse Planeten wie Jupiter, also Gasriesen? Oder was ensteht dann? Bzw. können Gasriesen so nicht entstehen?
Mir ist klar das Gasriesen natürlich aus vielen leichten Stoffen (Gasen wie Wasserstoff/Helium) bestehen, aber ich habe auch noch nie von einem Gesteinsplaneten von Jupiters Masse gehört. Deshalb mein obiges Hirngespinst wenn die Masse weiter ansteigt.
Oder ist es tatsächlich so dass die Gasriesen zeitlich gesehen ausschliesslich mit den Sternen selber entstehen und sich erst danach die Plaenetesimale/Asteroiden bilden (das sind sozusagen die Krümel vom Kuchen ) ?
Mir ist halt noch nicht ganz klar warum bei der Planetenentstehung bei solch kleinen Gesteinsplaneten von Erdgrösse Schluss sein soll.

Cosmo

Moin,

Astronomen ist es erstmals gelungen, die frühe Entstehungsphase eines erdähnlichen Planeten in einem fremden Sonnensystem zu beobachten. In der protoplanetaren Scheibe um den Doppelstern KH15D, 2.400 Lj, Sternbild Einhorn / Richtung des Konus-Nebels, fanden die Wissenschaftler sandkorngroße Partikel.
Die Auswertung von spektroskopischen und photometrischen Daten, die während zwölf Jahren von einem Dutzend Observatorien gesammelt wurden, enthüllte nun neue Details: Die Staubscheibe um den Doppelstern besitzt mindestens den Radius der Jupiterbahn – also etwa fünf Astronomische Einheiten – und enthält bis zu einem Millimeter große Partikel, die den Stern in einer Entfernung ähnlich der Erdbahn umkreisen.


Bild und Teilzitat aus: suw-online.de

Mehr dazu >>>
und >>>

Jerry  

Planetenbildung in flagranti?
27. März 2008
Einen Blick auf einen angehenden Planeten haben amerikanische Astronomen möglicherweise erhascht. Bei ihren Beobachtungen eines jungen Nachbarsterns der Sonne fanden sie, dass die Gas- und Staubscheibe um den Stern eine verdächtige Lücke aufweist. In der Lücke selbst lässt sich zudem ein kleiner “Knoten” erahnen.
Mehr darüber hier: http://astronomie.scienceticker.info/2008/03/27/planetenbildung-in-flagranti/


Hansjürgen

Moin,

zum Beitrag 28 habe ich noch diese Aufnahmen gefunden.

Hier erkennt man eindeutig, das *KH 15D* einmal zu sehen ist und einmal nicht (48-Tage-Frist). Der Stern *KH 15D* verschwindet nicht hinter dem Vordergrundstern, sondern ihn verdeckt etwas. Und dies interpretieren die Wissenschaftler mit einer *Staubscheibe* die ihn umgibt, aus der ein Planet entsteht bzw. in der bereits ein Planet vorhanden ist.


Foto: CfA press release 03-19
Jerry  

Bonjour, auf der Tagung der Royal Astronomical Society in Belfast wurde über den sehr jungen Stern HL Tauri (Doppelstern ? mit XZ Tauri, 460 Lj, erst 100.000 Jahre alt, Dunkelwolke L1551, Sternbild Stier)  berichtet. Sie nehmen an, dass vor ungefähr 1.600 Jahren HL Tauri mit einem anderen Stern kollabierte bzw. durch die Annäherung einen Gravitationsschock erhielt und sich dadurch eine Staubscheibe um ihn herum gebildet haben soll. Und darin befindet sich nun eine Verdickung, die als Exoplanet interpretiert wird. Es soll HL Tauri b sein, 65 AE von HL Tauri, vorläufig 14 Jupitermassen.
Hier die Seite http://www.roe.ac.uk/~wkmr/HLTau/HLTau.html mit einer Animation. Jac

Das Weltraumteleskop Spitzer hat erneut Erkenntnisse über den Prozess der Planetenentstehung in protoplanetaren Staubscheiben geliefert. Bei Beobachtungen einer Handvoll junger Sterne wurden in den sie umgebenden Staubscheiben quarzähnliche Kristalle, genauer so genannte Cristobaliten (links auf dem Bild) und Tridymiten (rechts) gefunden. Diese Beobachtung stimmt mit Funden in unserem eigenen Sonnensystem überein. Solche Kristalle sind  bereits in Kometen (durch die Mission Stardust) und Meteoriten, sowie in Vulkanen auf der Erde gefunden worden. Kristalle dieser Art sind wahrscheinlich mit die ersten soliden Ansammlungen von Materie in jungen Sonnensystemen, wobei ihre Anwesenheit weitere Verklumpungen nach sich zieht.
Entstehen können sie allerdings erst bei Temperaturen, die in einer solchen Staubscheibe normalerweise nicht herrschen. Daher nehmen die verantwortlichen Wissenschaftler nun an, dass Schockwellen, die bei Kollisionen von schnell umlaufenden Gaswolken entstehen können, ursächlich für die notwendige rapide Erhitzung und anschließende schnelle Erkaltung sind.


NASA/JPL-Caltech

Quelle

Guten Morgen,

es gibt neue Ergebnisse aus Computersimulationen zur Planetenbildung in einer Staubscheibe.

Quelle: http://www.physorg.com/news148315121.html

Zusammenfassung:

• Bisherige Modelle und Simulationen beschreiben das 2-dimensionale Verhalten in einer Staubscheibe. Dabei wird gravitative Instabilität als Quelle des lokalen Kollaps zu Planeten gesehen. Dabei wird die Staubscheibe immer flacher und dichter, was die Bedingungen zur Plantenbildung herstellt.
• In einem neuen Modell wurde die Staubscheibe 3-dimensional simuliert. Dabei wurden einerseits Scherkräfte zwischen den Staubteilchen in der 3. Dimension und Corioliskräfte simuliert. Dabei entstehen Turbulenzen in der Scheibe, welche das Verdichten und den Kollaps behindern. Die dünne und dichte Scheibe bildet sich nicht, oder deutlich schwieriger.
• Das Modell ist noch nicht verifiziert. Auch sind die möglichen Prozesse in so einer Scheibe noch nicht verstanden. Es weist aber evtl. einen neuen Weg. "Stürme" in der 3-dimensionalen Scheibe könnten als neuer Mechanismus bei der Planetenbildung mitwirken.

[size=9]Image credit: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA[/size]

Auf dieser Aufnahme des Spitzer-Teleskops ist ein etwa 6500 Lichtjahre entferntes Sternentstehungsgebiet in Richtung Cassiopeia zu sehen.

Sterne entstehen, wenn sich riesige Wolken aus Gas und Staub zusammenziehen.
Solche Wolken sind gewöhnlich so riesig, daß gleich mehrere Sterne aus ihnen gebildet werden (Sternenwolken).
Sie beeinflussen sich gegenseitig - besonders, wenn unterschiedlich große Sterne relativ dicht beieinander entstehen.

Der große blaue Stern (in der Bildmitte rechts) hat etwa die 20-fache Masse unserer Sonne und entwickelt einen starken Sternenwind, der offenbar einigen sonnenähnlichen Sternen (links davon) die verbliebene Gas- und Staubwolke, aus der sich gewöhnlich die Planeten bilden, entreißt und in´s All bläst.
Diese kleineren Sterne werden vermutlich keine, oder nur kleine innere Steinplaneten, nicht aber Gasriesen wie Jupiter und Saturn bilden können.

Einige Astronomen gehen davon aus, daß unsere Sonne auch in so einer ungemütlichen Umgebung entstand.
Später drifteten die Sterne auseinander, sodaß unsere Sonne heute relativ isoliert ist.

Die Spitzer-Aufnahmen sind nicht in gewohnter Schärfe, weil das Teleskop im sehr langwellingen Infrarot Bereich arbeitet.
Dafür kann es Dinge sehen, die uns sonst verborgen bleiben.
Beispielsweise kann man im Infrarotem gelegentlich in Gaswolken hinein, bzw. sogar durch Gaswolken hindurch sehen.

Die Staubwolken, die den kleineren Sternen im Bild entrissen werden, sind vom Sternenwind stark aufgeheizt und glühen deshalb im Infrarot.

[size=9]http://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/multimedia/20081216.html?msource=feature20081&tr=y&auid=4335793[/size]

Diese kleineren Sterne werden vermutlich keine, oder nur kleine innere Steinplaneten, nicht aber Gasriesen wie Jupiter und Saturn bilden können.

Einige Astronomen gehen davon aus, daß unsere Sonne auch in so einer ungemütlichen Umgebung entstand.
Später drifteten die Sterne auseinander, sodaß unsere Sonne heute relativ isoliert ist.

Guten Morgen,

widersprechen sich die beiden Aussagen nicht? Bei diesen Sternen sollen also keine Gasriesen entstehen, höchstens Steinplaneten. Unser Sonnensystem soll wahrscheinlich in einer ähnlichen "Gegend" entstanden sein, wir aber haben vier Gasriesen im äußeren System.

widersprechen sich die beiden Aussagen nicht?

Nicht unbedingt.
Es kommt halt darauf an, ob so ein Riesenstern in unmittelbarer Nähe ist. Unsere Sonne hatte offenbar Glück.

Der Abstand zwischen dem großen Stern und den kleineren, denen er die verbliebene Staubscheibe entreißt, beträgt bei der Spritzer-Aufnahme übrigens nur ca. ein Lichtjahr.

Moin Jörg,

Der Abstand zwischen dem großen Stern und den kleineren, denen er die verbliebene Staubscheibe entreißt, beträgt bei der Spritzer-Aufnahme übrigens nur ca. ein Lichtjahr.

Da diese Phase der Sternbildung und der möglichen Bildung von Exoplaneten noch ganz am Anfang zu stehen scheint, kann man doch davon ausgehen, dass aufgrund der Nähe zueinander kaum die Moglichkeit besteht, dass hier tatsächlich Exoplaneten entstehen können, bzw., dass sie sich auch halten können.

Ausserdem ist wohl davon auszugehen, dass nicht alle kleineren Nachbarsterne die Jugendphase überleben bei diesem starken Sonnenwind von dem grösseren Stern.

Aber es besteht auch die Möglichkeit, dass sich der fortgeblasene Sternenstaub wieder an einem Punkt sammelt und dann beginnt das Spielchen von vorne; nur an einem anderen, ruhigeren Platz.

Jerry  

Astronomen haben eine erste Ausnahme zu dieser Regel gefunden – eine 25 Millionen Jahre alte Staubscheibe die keine Anzeichen von Planetenbildung zeigt.

„Die Entdeckung dieser Staubscheibe war so unerwartet wie der 200. Geburtstag eines Menschen,“ sagte Astronom Lee Hartmann vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Die Entdeckung wirft die Frage auf, warum die Staubscheibe trotz ihres fortgeschrittenen Alters keine Planeten ausgebildet hat. Die meisten protoplanetarischen Scheiben existieren nur einige Millionen Jahre, während die ältesten zuvor entdeckten Scheiben etwa 10 Millionen Jahre alt sind.


Künstlerische Darstellung der Staubscheibe des Systems Stephenson 34

„Wir wissen nicht warum diese Scheibe so alt geworden ist,denn wir wissen nicht einmal, was den Prozess der Planetenbildung auslöst,“ sagte Nuria Calvet, ebenfalls CfA.

Die untersuchte Staubscheibe gehört zu den zwei roten Zwergsternen des Systems Stephenson 34, etwa 350 Lichtjahre entfernt im Sternbild des Stieres. Daten des Spitzer Weltraumteleskops zeigen, dass der innere Rand der Staubscheibe etwa 100 Millionen Kilometer von den Binärsternen entfernt beginnt und sich bis zu einer Entfernung von einer Milliarde Kilometer erstreckt. Mehr Material der Scheibe könnte noch weiter draußen befinden und so niedrige Temperaturen haben, dass es vom Infrarotteleskop nicht entdeckt wird.

Astronomen schätzen das Alter der Entdeckung auf etwa 25 Millionen Jahre. Abgeleitet wurde das Alter der Scheibe aus dem Alter der Zentralsterne,die das gleiche Alter haben müssen. Auch das Erscheinungsbild der Scheibe spricht für ein hohes Alter.

„Die Scheibe sieht ganz anders aus als die meisten anderen Scheiben die wir bisher gesehen haben,“ sagte Hartmann.

Hartmann und Calvet haben jedoch unterschiedliche Ansichten über das eventuelle Schicksal der Staubscheibe.

„Die meisten Sterne haben im Alter von zehn Millionen Jahren das getan, was sie normalerweise tun,“ sagte Hartmann. „Wenn sich bis dahin keine Planeten gebildet haben, werden wohl niemals welche entstehen.“

Calvet sieht das anders. „Die Scheibe enthält noch eine große Menge Gas, es könnten sich also immer noch Gasriesen ausbilden.“

Die Diskussion ist ein normaler Bestandteil des wissenschaftlichen Erkenntnisprozesses, wie beide betonen. „Manche Leute erwarten, dass die Wissenschaftler Antworten auf alle Fragen haben. Der Zweck der Forschung ist jedoch die Erforschung des Unbekannten. "Das macht es so aufregend."




WAS HALTET IHR DAVON???

Moin,
habe den Artikel und Dein Statement gelesen, hatte aber bereits eine eigene Meinung.
Für die Planetenentstehung gibt es 4 Theorien + 1 Theorie;
1) Rotationshypothese - Laplace
2) Katastrophenhypothese - Jeans
3) Nebularhypothese - Kant
4) Turbulenzhypothese - von Weizsacker
5) Nixpassierthypothese - von mir
Die ersten 4 Hypothesen treffen hier nicht zu, also greift jetzt die +1 Hypothese in kraft.
Durch die Rotation des Zentralgestirns hat sich eine ungeordnete, turbulente Gas- und Staubmasse als Scheibe gebildet, aber der Drehimpuls reicht nicht aus die Scheibe aufzulösen ( einzelne Ringe/Planetenbahnen) und dann Planeten entstehen zu lassen. Ich meine nicht, dass die Dicke oder Massenintensität der Scheibe entscheident ist, sondern der Drehimpuls. Diese Scheibe kann jetzt ewig bleiben, oder hier greift die Katastrophenhypothese und saugt diese Gas- und Staubmasse an sich.
Gut, jeder kann anders darüber denken, aber solange wie eine Hypothe nicht widerlegt ist, bleibe ich dabei.
Vielleicht sagt jemand etwas dazu.
Tschüss, Jerry

Moment, habe was wichtiges vergessen: im unteren Absatz bei der Katastrophenhypothese muss es natürlich heissen: wenn ein Nachbarstern zu dicht an den Zentralstern gerät ( ist garnicht so unwahrscheinlich ).
´tschuldigung, jetzt alles klar, kommt nicht wieder vor.
JerrY

Hallo Gerry,

ich glaube, Deine Hypothese funktioniert nicht. Eine protoplanetare Scheibe wird sich zwangslaeufig mit der Zeit verlangsamen und veraendern. Zum einen entsteht Reibung durch  Gravitationswechselwirkung der Teilchen untereinander. Wichtiger ist aber vermutlich das Magnetfeld des Sternes, das sich zumeist in die Scheibe hinein erstreckt und ein Abbremsen der Scheibe bewirkt. Weiterhin sorgt der Sternenwind dafuer, dass die Scheibe verdichtet wird. Meiner Meinung nach kann die Scheibe also nicht fuer immer einfach so bestehen. Aber offensichtlich verstehen wir allerdings die Protoplanetaren Scheiben immer noch nicht ausreichend. Das Drehmoment des Gesamtsystems sollte hierbei nicht entscheidend sein, den Stern und Scheibe sind aus einer Gaswolke mit EINEM Drehmoment entwickelt haben. Wenn Du das also als Argument fuer dieses System anfuehrst, sollte es fuer alle Systeme gelten. Das trifft aber nicht zu.

Man sollte auch aufpassen, was Calvet et al. da so messen. Sie loesen die Objekte nicht im Teleskop auf, sondern messen deren Spektren und 'Farben'. Mit Hilfe von zwei Farben werden dann Annahmen ueber das System gemacht. Und Angaben wie der Abstand der Scheibe vom Stern sind nicht direkt beobachtet worden (das sind naemlich nur 4 milli Bogensekunden, wenn ich mich nicht verrechnet habe, und das schafft auch Spitzer nicht).

Es bleibt also weiterhin raetselhaft!

Viele Gruesse
Volker

Moin Volker, hab Dein Statement gelesen und finde Dein Einspruch ist teilweise richtig. Aber das Thema ist insgesamt zu komplex um es in solch einem engen Forum auszubreiten. Ich habe natürlich an Strahlungsdruck, Gravitationskräfte usw, gedacht aber nicht weiterverfolgt. Wenn ich Zeit habe, knüpfe ich mir das noch einmal vor, Vielleicht kann man das ja auf eine Formel bringen.
Geb mir mal Mühe.
Tschüss und gut´s Nächtle.
Jerry

Hallo Gerry,

ja, so einfach ist das nicht. Wir verstehen die Sternentstehung ja noch nicht mal besonders gut, und die protoplanetare Scheibe ist dann der naechste Schritt. Spitzer's Aufloesung ist nicht ausreichend fuer direkte Studien der Systeme, also muessen wir damit wohl auf das NGST warten (das wird aber vor ~2010 nicht gestartet).
Bei den Pressemitteilungen muss man immer ein wenig kritisch sein - da werden wissenschaftliche Publikationen aufbereitet, damit sie sich gut in der Presse machen. Es empfiehlt sich also, da mal in die eigentliche Publikation hineinzusehen. Viele Veroeffentlichungen erscheinen (ausserhalb der eigentlich Journals, fuer die man bezahlen muss) auf sogenannten pre-print Servern, vor allem unter:
http://arxiv.org/archive/astro-ph
Mag aber fuer den interessierten Laien zu speziell sein. Wie dem auch sei, dort findest Du einige Artikel von Calvet et al. ueber ihre Arbeit, bezueglich junger Systeme (T Tauri etc.).

Viele Gruesse
Volker

Hallo Leute,

ich bin auch nur ein Laie. Verfolge jedoch alles mit interesse. Was ich nicht verstehe, ist die Tatsache wie sie das überhaupt behaupten können. Denn nach meiner Kenntnis kann man zwar indirekt Planeten mit verschieden Methoden nachweisen. Der Stern schlingert oder der Planet bewegt sich vor dem Stern vorbei. Ich dachte daher, dass man zwar eine Staubsscheibe nachweisen kann, aber Planeten die darin entstanden sind nicht zwangsläufig sichtbar bzw nachweisbar. Das System könnte doch noch in einer Phase sein, in der es schon Planeten gebildet hat, aber immer noch genügend Staub vorhanden ist. Ich bezweifel, dass man aus dieser Entfernung den Staubgürtel, welcher zwangläufig durch eine Verklumpung von Materie einer Veränderung unterworfen ist, derartig hoch auflösen kann.Möglicherweise gilt das für Planeten die die mehrfache Jupitermasse/größe haben, aber sicher nicht für Planeten in Erdgröße.

Gruß, Face

Richtig. Die Argumentation ist auch eher so: wir sehen im Infrarot Emission die auf viel Staub schliessen laesst. Wenn sich nun schon ein signifikantes Planetensystem gebildet haette, dann waere da nicht mehr so viel Staub, dass wir das mit Spitzer nachweisen koennten. Also geht man von einer Staubscheibe aus. Natuerlich kann sich darin schon ein Protoplanet gebildet haben, aber das ganze sieht doch noch mehr wie eine protoplanetare Scheibe aus, als ein richtiges Planetensystem.

Vom Venusthread gibt es ein Thema, welches hier besser reinpasst:

Erde und Venus wären demnach aus dem inneren Band oder Ring entstanden und hätten anschließend in dem Band "aufgeräumt" und das gewissermaßen überschüssige Material nach Außen und Innen weggeschleudert. Aus diesem wäre dann in diesem Modell Merkur und Venus Mars entstanden.

PS: Hier ist unser allgemeiner Thread zu Planetenentstehung: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=630.msg6619#new

edit: korrektur eingefügt

Dann dikutieren wir hier weiter:
Neben Merkur und Mars wurde auch sicher noch ein Planet weggeschleudert, der mit der Erde kollidiert ist und den Mond gebildet hat, diese Ereignisse müssten zeitgleich geschehen sein.

Hallo Raffi,

in dem zitierten Modell steht nicht, dass Erde und Venus die Planeten Merkur und Mars aus ihren ursprünglichen Bahnen katapultiert haben, sondern das Material der Staubscheibe so verteilt haben, dass Merkur und Mars dort entstanden sind, wo sie sind.
Es geht also nicht um eine "Planetenschleuder", sondern um eine Staubschleuder.

Aber Raffi hat insofern schon recht, dass das Objekt, welches (wahrscheinlich) mit der frühen Erde kollidierte sich ebenso wie Mars und Merkur aus dem überschüssigen Material gebildet haben könnte, aber nie einen stabilen Orbit erreicht hat und somit nach ein paar Mio. Jahren mit der Erde kollidierte.

Vorausgesetzt natürlich, dieses neue, umstrittene Modell stimmt. Falls dem so sein sollte, hätte das offensichtlich auch Konsequenzen für das Verständnis der Entstehung von extrasolaren Sonnensystemen.

Brad Hansen zeichnet ja eine Analogie zu den Ringen des Saturn. Macht es denn Sinn das so zu vergleichen? Sind Saturns Ringe nicht später entstanden als Saturn selbst und eher durch das Zerbrechen von größeren Objekten (Monden) entstanden, weil diese die Roche-Grenze überschritten hatten?

Offenbar existiert um den Doppelstern V4046 Sagittarii eine protoplanetare Scheibe, in der möglicherweise bereits Planeten entstanden sind. Die Beobachtung wurde mit dem Smithsonian Submillimeter Array in Hawaii gemacht.

Die beiden Sterne sind sonnenähnlich und Umkreisen sich in einem Abstand von rund 3,5 Mio. km. Die Beobachtung zeigt zum einen eindrucksvoll, dass auch um Binärsterne Planeten entstehen können. Zum anderen ist das System bereits rund 12 Mio. Jahre alt, womit gezeigt wäre, dass protoplanetare Scheiben, entgegen einigen vorherigen Vermutungen, länger als 10 Mio. Jahre bestehen können.

Sollten sich um die beiden Sonnen Planeten geformt haben oder noch im Formationsprozess sein, wären diese gute Kandidaten für eine direkte Beobachtung. V4046 Sagittarii liegt nämlich "nur" rund 240 Lichtjahre entfernt und junge Planeten sind durch ihre hohe Abstrahlung im Infraroten besonders gut sichtbar. Diese direkte Beobachtung wäre auch dringend nötig, weil andere Methoden zur Exoplanetensuche im Fall von Binärsternen nur schwer anzuwenden sind.

http://www.astronomy.com/asy/default.aspx?c=a&id=8347